故事

航运业如何实现绿色航运?

发帖 日 月 年 (23 十二月 2021)Lucie Maluck, 图片拍摄者 罗尔斯-罗伊斯动力系统公司

由Power-to-X技术生产的绿色燃料将在航运界掀起绿色能源革命。
腓特烈港,德国
海事行业希望也需要变得更加绿色环保。这不仅仅是《巴黎气候协定》的努力方向,也是众多航运公司、船厂经营者和船长的明确愿望。但是,要达成这一目标,必须经历哪些环节?

罗尔斯-罗伊斯动力系统技术管理与监管事务总监Daniel Chatterjee博士强调:“绿色航运的关键推动因素是燃料。” 绿色氢气(e-hydrogen)、绿色甲烷(e-methane)、绿色甲醇(e-methanol)、绿色柴油(e-diesel)或绿色氨气(e-ammonia)等绿色合成燃料(e-fuel)产自可再生能源并经过后续工艺提炼而成,可以以“气候中和”方式转化为推进动力。

寻找合适的Power-to-X燃料

近年来,罗尔斯-罗伊斯专家团队一直与客户和行业伙伴携手合作,研究从燃料基础设施、其建造成本、船舶续航能力到推进系统及其在船舶中的整合的整个燃料系统。目标是确定完美的船用燃料。专家们预计,2035年之前,世界上一半以上的渡船和拖船将不再由传统的柴油发动机驱动。

所有的e-fuel绿色燃料有一个共同点:它们的能量密度远低于传统柴油。换言之,无论哪种情况,燃料箱所需的重量和空间都会增加,但每种类型的增加程度不尽相同。更简单地说,通过Power-to-X生产的氢气加工量越大,且加工用燃料越接近于传统柴油,随之产生的能量密度就越高。然而,甲醇、二甲醚(DME)和聚甲醛二甲醚(OME)等这些燃料在燃烧时并非“零排放”。

“我们想让甲醇成为标准”

罗尔斯-罗伊斯专家认为,目前甲醇最有可能成为未来使用的船舶燃料。因此,他们已经着手开发一种经甲醇燃烧优化的高速、四冲程发动机。罗尔斯-罗伊斯动力系统全球海事副总裁Denise Kurtulus表示:“我们希望成为该领域的先锋,以甲醇发动机树立新标准。毕竟,我们的客户需要确定性规划,我们迫切需要与他们合作,打造具体的解决方案,以实现气候目标。”

甲醇的优势在于,与其他可持续燃料相比,它的能量密度更高,而且其液态形式易于在环境温度下储存和补给燃料——实际上,在许多情况下可以继续利用现有的基础设施。与氨不同,甲醇对环境无害,也不产生剧毒。实践证明,甲醇的燃烧具有气候中和性,可大幅减少氮氧化物排放,从而无需进行复杂的选择性催化还原(SCR)废气后处理。在船上,甲醇罐可以灵活地融入船舶设计中,且安全要求明显低于氢或氨。除安全因素之外,甲醇罐系统更为简单,所需投资成本较低。

甲醇也适用于燃料电池

甲醇的另一优势是,它不仅可用于柴油机和火花点火式内燃机,还能与零排放的燃料电池一起使用:在重整器的作用下,氢气从甲醇中制取,然后用于燃料电池来产生电力。这是一种极具吸引力的船用方案,因为氢气罐会占用更多的空间,而空间对于任何船舶都是一种“稀有品”(在一些船舶上根本就没有)。  

氢气推进——当续航能力不是问题时

即便如此,罗尔斯-罗伊斯动力系统开发人员也在着眼于其他方案,目前正在研究用于渡船和拖船的氢内燃机,因为这些船舶往往用于短程、明确的航线。它们能够频繁地补给燃料,亦可在停靠港加注此类燃料。

续航能力是一个重要考虑因素,特别是对于经常远航异国他乡的游艇,当地可能并不总是有氢气或甲醇等新型燃料。正因如此,柴油及其同族净零排放绿色柴油仍是重要的选择。柴油将继续可在大多数港口获取,并具有远高于氢气的能量密度。绿色柴油也可用于当下使用的发动机。

绿色氨气也是作为船用燃料的一种良好选择,但出于安全考虑,罗尔斯-罗伊斯专家预测它目前尚无法用于沿海航运,即渡船、拖船或游艇。

“我们需要承诺在三到五年后找到正确的方向。”

Chatterjee表示:“虽然我们现在将注意力集中在甲醇上,但我们仍然对其他技术持开放态度,也在关注其他燃料。”尽管如此,他还是深信不疑,“我们需要承诺最迟在三到五年后找到正确的方向,以实现我们的首要目标,即在2050年之前实现航运业的气候中和。”


然而,这个目标似乎仍然遥不可及。一项简单的计算表明,航运业现在就必须开始为此做准备。船舶的使用寿命可长达40年。如果整个航运业要在2050年实现气候中和,届时服役的船舶就必须在今天予以规划。任何在2030年投入使用的船舶必须具有气候中和型推进力。如果一艘船要在2027年建造(假设建造期为三年),就必须在这之前的几年里做出关于推进系统,以及燃料的决定。

采用混合系统的船舶结构

但关键点不仅仅只有燃料选择:推进系统的结构也在日益变化。仅由内燃机提供动力的船舶正逐渐减少。内燃机正越来越多地被整合入混合动力系统,由电池为电动马达提供动力,而发动机只在电池电源不再可用时发挥作用。Kurtulus表示:“我们的重点是涉及混合系统的船舶架构,能够使用内燃机和燃料电池。内燃机仍然由柴油驱动,但从中期来看,它们将以甲醇为燃料。”

呼吁政治支持

罗尔斯-罗伊斯研究表明,对绿色燃料的巨大需求——每年20,000太瓦时的能量,相当于约两万亿升——在2030年之前无法得到满足。这项技术的可用性不容置疑,但还未形成工业规模。Chatterjee敦促道:“推进这项工作并为这些燃料找到市场创建框架,需要政府的大力支持。”

  

最新 mtu 故事

商用船舶

"Green methanol" will power innovative mtu marine engines

Peter Thomas

Heading for the future with e-methanol: Rolls-Royce develops high-speed mtu methanol engines as a game-changer for climate-friendly shipping.

了解更多内容

游艇

Speed, comfort, efficiency, locally emission-free - mtu Hybrid PropulsionPack

Vanessa Bösch

Rolls-Royce's mtu Hybrid PropulsionPack offers more than one way to design hybrid propulsion for ships. Adapted to the customer's wishes, it can not only ensure lower emission levels, but also silence on board - whether in the harbor or at anchor.

了解更多内容

商用船舶

When the day comes ...

Lucie Maluck

It doesn't always have to be a new engine: With Insitu and Reman, marine customers have several options for a major engine overhaul, saving time, money and resources.

了解更多内容

联系我们

客户服务中心

我们在这全天候解答销售和服务问题,全年无休。

了解更多内容

Sales & Service Locator

Find your local partner for Sales & Service.

了解更多内容

mtu 故事

关于 mtu 产品和解决方案的报道与采访。

了解更多内容